KR102504125B1 - 편광 선택 컬러 필터 및 이를 구비하는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

제 1 파장의 광을 흡수하고 제 1 파장보다 긴 제 2 파장의 광을 방출하는 다수의 제 1 퀀텀 로드(quantum rod)를 포함하는 제 1 색변환층; 상기 제 1 색변환층 상에 배치되며, 제 2 파장의 광을 흡수하고, 제 2 파장보다 긴 제 3 파장의 광을 방출하는 다수의 제 2 퀀텀 로드(quantum rod)를 포함하는 제 2 색변환층;을 포함하는 편광 선택 컬러 필터가 제공된다. 이러한 편광 선택 컬러 필터는 표시 장치의 컬러 필터 어레이에 적용되어 콘트라스트 비를 향상시킬 수 있다.

Description

편광 선택 컬러 필터 및 이를 구비하는 표시 장치{Polarization selective color filter and display device including the same}
본 발명의 실시예들은 편광 선택 컬러 필터 및 이를 구비하는 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층으로 이루어진다. 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치는 컬러 형성을 위해, 컬러 필터를 사용하는데, 백라이트 광원으로부터 출사된 광이 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터, 청색 컬러필터를 통과할 때, 각각의 컬러필터에 의해 광량이 약 1/3로 감소되어 광효율이 낮다.
이러한 광효율 저하를 보완하고 높은 색재현성을 위해 제안되는 포토루미네선트 액정 표시 장치(Photo-Luminescent Liquid Crystal Display Apparatus; PL-LCD)는 기존의 액정 표시 장치에 사용되는 컬러필터를 QD-CCL(quantum dot color conversion layer)로 대체한 액정 표시 장치이다. PL-LCD는 광원으로부터 발생되어 액정층에 의해 제어된 자외선 또는 청색광 등 저파장대역의 광이 색전환층(Color Conversion Layer; CCL)에 조사될 때 발생하는 가시광을 이용하여 컬러 영상을 표시한다.
한편, PL-LCD의 경우, QD-CCL의 배치 위치에 의해 컬러 믹싱(color mixing) 현상이 발생될 수 있어, 이를 줄이며 그레이(grey) 표현을 가능하게 하는 방안이 모색되고 있다.
본 발명의 실시예들은 색재현성, 광효율이 개선된 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 일 유형에 따르면, 제 1 파장의 광을 흡수하고 제 1 파장보다 긴 제 2 파장의 광을 방출하는 다수의 제 1 퀀텀 로드(quantum rod)를 포함하는 제 1 색변환층; 상기 제 1 색변환층 상에 배치되며, 제 2 파장의 광을 흡수하고, 제 2 파장보다 긴 제 3 파장의 광을 방출하는 다수의 제 2 퀀텀 로드(quantum rod)를 포함하는 제 2 색변환층;을 포함하는 편광 선택 컬러 필터가 제공된다.
상기 편광 선택 컬러 필터는 상기 제 1 색변환층에 제 1 파장의 광이 입사되게 하는 밴드 팬스 필터를 더 포함할 수 있다.
상기 편광 선택 컬러 필터는 상기 제 2 색변환층 상에 배치되어 제 1 파장의 광을 차단하는 밴드 컷 필터를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 색변환층은 청색광을 흡수하고 시안(cyan) 컬러의 광을 방출하며, 상기 제 2 색변환층은 시안(cyan) 컬러의 광을 흡수하고 적색광을 방출할 수 있다.
상기 제 1 색변환층은 청색광을 흡수하고 시안(cyan) 컬러의 광을 방출하며, 상기 제 2 색변환층은 시안(cyan) 컬러의 광을 흡수하고 녹색광을 방출할 수 있다.
상기 제 1 색변환층은 자외선(UV) 광을 흡수하고 청색광을 방출하며, 상기 제 2 색변환층은 청색광을 흡수하고 적색광을 방출할 수 있다.
상기 제 1 색변환층은 자외선(UV) 광을 흡수하고 청색광을 방출하며, 상기 제 2 색변환층은 청색광을 흡수하고 녹색광을 방출할 수 있다.
본 발명의 일 유형에 따르면, 제 1 기판, 상기 제 1 기판의 하면에 형성된 하부 편광판, 상기 제 1 기판의 상면에 형성된 화소 전극을 포함하는 하부 기판; 제 2 기판, 상기 제 2 기판의 상면에 형성된 상부 편광판, 상기 제 2 기판의 하면에 형성된 컬러 필터 어레이층 및 공통 전극을 포함하는 상부 기판; 및 상기 하부 기판과 상부 기판 사이에 배치된 액정층;을 포함하며, 상기 컬러 필터 어레이층은 상기 액정층을 투과한 광이 입사되고 제 1 컬러, 제 2 컬러 및 제 3 컬러의 광을 각각 출사하는 제 1 컬러 영역, 제 2 컬러 영역 및 제 3 컬러 영역을 포함하며, 상기 제 1 컬러 영역은 상술한 어느 하나의 편광 선택 컬러 필터를 포함하는, 표시 장치가 제공된다.
상기 제 2 컬러 영역은 제 1 파장의 광을 흡수하고 제 1 파장보다 긴 제 2 파장의 광을 방출하는 다수의 제 1 퀀텀 로드(quantum rod)를 포함하는 제 3 색변환층과, 상기 제 3 색변환층 상에 배치되며, 제 2 파장의 광을 흡수하고, 제 2 파장보다 긴 제 4 파장의 광을 방출하는 다수의 제 3 퀀텀 로드(quantum rod)를 포함하는 제 4 색변환층을 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 제 1 색변환층의 하부 및 제 3 색변환층의 하부에 배치되어 제 1 파장의 광을 투과시키는 밴드 패스 필터를 더 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 제 2 색변환층의 상부 및 제 4 색변환층의 상부에 배치되어 제 1 파장의 광을 차단하는 밴드 컷 필터를 더 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 컬러 필터 어레이층과 상기 제 2 기판 사이에, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 컬러 영역에 각각 마주하는 위치에 배치되어, 제 1, 제 2 및 제 3 컬러의 광을 투과시키는, 염료형의 제 1, 제 2 및 제 3 컬러 필터를 더 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 액정층에 청색광을 제공하는 백라이트 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 컬러 영역은 적색광을 방출하고, 상기 제 2 컬러 영역은 녹색광을 방출하도록, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 퀀텀 로드가 구성될 수 있다.
상기 제 1 퀀텀 로드는 청색광을 시안(cyan) 컬러의 광으로 변환하고, 상기 제 2 퀀텀 로드는 시안(cyan) 컬러의 광을 적색광으로 변환하며, 상기 제 3 퀀텀 로드는 시안(cyan) 컬러의 광을 녹색광으로 변환할 수 있다.
상기 제 3 컬러 영역은 투명물질층으로 이루어질 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 액정층에 자외선 광을 제공하는 백라이트 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 컬러 영역은 적색광을 방출하고, 상기 제 2 컬러 영역은 녹색광을 방출하도록, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 퀀텀 로드가 구성될 수 있다.
상기 제 1 퀀텀 로드는 자외선 광을 청색광으로 변환하고, 상기 제 2 퀀텀 로드는 청색광을 적색광으로 변환하며, 상기 제 3 퀀텀 로드는 청색광을 녹색광으로 변환할 수 있다.
상기 제 3 컬러 영역은 자외선 광을 청색광으로 변환하는 다수의 퀀텀 로드를 포함하는 제 5 색변환층을 포함할 수 있다.
상술한 편광 선택 컬러 필터는 다른 종류의 퀀텀 로드를 구비하는 복수층을 포함하여, 컬러 변환 효율의 편광비가 매우 높다.
상술한 편광 선택 컬러 필터는 표시 장치에 적용될 수 있고, 높은 색재현성, 높은 광효율과 함께, 높은 콘트라스트 비를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 편광 선택 컬러 필터의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
도 2는 도 1의 편광 선택 컬러 필터에 구비된 퀀텀 로드(quantum rod)의 상세한 형태를 보인 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 편광 선택 컬러 필터가 높은 편광 선택성을 나타내는 것을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 편광 선택 컬러 필터의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 편광 선택 컬러 필터의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 편광 선택 컬러 필터의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 편광 선택 컬러 필터의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
도 8a 내지 도 8f는 실시예에 따른 편광 선택 컬러 필터를 활용하여 표시 장치용 컬러 필터 어레이층을 제조하는 방법을 개략적으로 설명하는 도면들이다.
도 9는 실시예에 따른 표시 장치의 개락적인 구성을 보이는 단면도이다.
도 10a 및 도 10b는 도 9의 표시 장치가 높은 콘트라스트 비를 나타낼 수 있음을 설명하기 위한 개념도로서, 각각 화소 온/오프 시의 입사광의 에너지 변화를 광경로에 따라 보인다.
도 11은 다른 실시예에 따른 표시 장치의 개락적인 구성을 보이는 단면도이다.
도 12는 다른 실시예에 따른 표시 장치의 개락적인 구성을 보이는 단면도이다.
도 13은 다른 실시예에 따른 표시 장치의 개락적인 구성을 보이는 단면도이다.
도 14는 다른 실시예에 따른 표시 장치의 개락적인 구성을 보이는 단면도이다.
도 15는 다른 실시예에 따른 표시 장치의 개락적인 구성을 보이는 단면도이다.
도 16은 다른 실시예에 따른 표시 장치의 개락적인 구성을 보이는 단면도이다.
도 17은 다른 실시예에 따른 표시 장치의 개락적인 구성을 보이는 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 편광 선택 컬러 필터(100)의 개략적인 구성을 보이는 단면도이고, 도 2는 도 1의 편광 선택 컬러 필터(100)에 구비된 퀀텀 로드(quantum rod)의 상세한 형태를 보인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 편광 선택 컬러 필터(100)는 제 1 색변환층(110)과 제 2 색변환층(120)을 포함한다.
제 1 색변환층(110)과 제 2 색변환층(120)은 서로 다른 종류의 퀀텀 로드(quantum rod)들을 포함한다. 제 1 색변환층(110)은 제 1 파장의 광을 흡수하고 제 1 파장보다 긴 제 2 파장의 광을 방출하는 다수의 제 1 퀀텀 로드(quantum rod)(QR1)을 포함하며, 제 2 색변환층(120)은 제 2 파장의 광을 흡수하고, 제 2 파장보다 긴 제 3 파장의 광을 방출하는 다수의 제 2 퀀텀 로드(quantum rod)(QR2)를 포함한다.
제 2 색변환층(120)은 제 1 색변환층(110) 상에 형성되어, 제 1 색변환층(110)에 의해 색변환된 광이 제 2 색변환층(120)에 입사되어 다시 색변환된다. 따라서, 편광 선택 컬러 필터(100)는 제 1 파장의 광을 제 3 파장의 광으로 변환시켜 출사한다.
제 1 색변환층(110)은 청색광을 흡수하고 시안(cyan) 컬러의 광을 방출하며, 제 2 색변환층(120)은 시안(cyan) 컬러의 광을 흡수하고 적색광을 방출하도록, 제 1 및 제 2 퀀텀 로드(QR1)(QR2)가 구성될 수 있다. 즉, 편광 선택 컬러 필터(100)는 청색광을 적색광으로 변환시켜 출사할 수 있다.
편광 선택 컬러 필터(100)는 다수의 퀀텀 로드(quantum rod)를 포함하고 있어, 편광에 따라 색변환 효율이 다르다. 예를 들어, 퀀텀 로드(QR1, QR2)의 장축 방향과 나란한 제 1 편광의 광에 대한 색변환 효율과, 제 1 편광과 수직인 제 2 편광의 광에 대한 색변환 효율이 다르다. 이하에서, 제 1 편광은 P 편광이라고 하며, 기호는 ↔로 나타내며, 제 2 편광은 S 편광이라고 하며, 기호는 ⊙로 나타내기로 한다.
무편광, 즉, P 편광과 S 편광의 랜덤하게 혼합된, 제 1 파장의 광(Lu -λ1)이 편광 선택 컬러 필터(100)에 입사되면, 제 1 파장보다 긴 제 3 파장의 광이 출사된다. 이 때, 편광에 따른 색변환 효율이 다르기 때문에, 출사된 제 3 파장의 광에서 P 편광의 광 에너지와 S 편광의 광 에너지는 서로 다르다. 실시예의 편광 선택 컬러 필터(100)는 퀀텀 로드의 장축 방향과 나란한 편광, 즉, P 편광의 광에 대한 색변환 효율이 높다. 즉, 출사광 중, 제 3 파장의 P 편광의 광 에너지, E(LP -λ3)는 제 3 파장의 S 편광의 광 에너지, E(LS -λ3) 보다 크다. E(LS -λ3)에 대한 E(LP -λ3)의 비를 편광 선택비로 칭할 수 있다. 편광 선택비는 퀀텀 로드(QR1)(QR2)의 종횡비, 즉, 단축 방향 길이에 대한 장축 방향 길이의 비로부터 정해질 수 있다.
도 2를 참조하면, 퀀텀 로드(QR)는 중심을 이루는 코어(core)(10)와 코어(10)를 둘러싸는 쉘(shell)(20)을 포함한다.
코어(10)의 형상은 구형이고, 쉘(20)의 형상은 로드 또는 타원체 형상일 수 있다. 쉘(20)은 장축 방향의 길이(D1)와 단축 방향의 길이(D2)가 서로 다르며, 예를 들어, 단축 방향의 길이(D2)의 비에 대한 장축 방향의 길이(D1)의 비, 즉, 종횡비가 약 1.1~30의 범위를 가질 수 있다. 종횡비에 의해 편광 선택 비율이 조절될 수 있다. 코어(10)의 형상은 구형으로 도시되었으나 다면체 형이나, 장축, 단축의 길이가 비슷한 타원체형일 수도 있다. 도 2 에서는 코어(10)를 둘러싸는 쉘(20)이 구비된 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것이며, 퀀텀 로드(QR)가 코어(10)만으로 이루어질 수도 있다. 이 경우에는 코어(10)의 형상이 1보다 큰 종횡비를 가지는 로드 또는 타원체 형상이 될 수 있다.
코어(10)는 Si계 나노결정, II-VI족계 화합물 반도체 나노결정, III-V족계 화합물 반도체 나노결정, IV-VI족계 화합물 반도체 나노결정 및 이들의 혼합물 중 어느 하나의 나노결정을 포함할 수 있다. II-VI족계 화합물 반도체 나노결정은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HggZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe 및 HgZnSTe로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있다. III-V족계 화합물 반도체 나노결정은 GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InAs, GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP, AlNAs, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs, GaInPAs, InAlNP, InAlNAs, 및 InAlPAs로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있다. IV-VI족계 화합물 반도체 나노결정은 SbTe일 수 있다.
쉘(20)은 단일층 또는 다중층 구조를 가질 수 있으며, 합금(alloy), 옥사이드 계열, 불순물이 도핑된 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 코어(10)와 동일한 재질에 불순물을 혼합하여 이루어질 수도 있다.
퀀텀 로드(QR)는 동일한 물질의 코어(10)로 구성되더라도 코어(10)의 크기에 따라 발광 파장이 달라진다. 코어(10)의 크기가 작아질수록 짧은 파장의 광을 방출한다. 따라서, 퀀텀 로드(QR)는 코어(10) 크기를 조절함으로써 원하는 가시광선 영역대의 광을 거의 다 낼 수 있으며, 또한, 쉘(20)의 종횡비를 조절하여, 특정 편광의 광에 대한 편광 선택 비율을 높일 수 있다.
실시예의 편광 선택 컬러 필터(100)에서, 제 1 색변환층(110)은 제 1 퀀텀 로드(QR1)와 제 2 색변환층(120)에 구비된 제 2 퀀텀 로드(QR2)는 다른 크기의 코어를 구비할 수 있다. 또한, 편광 선택 비율을 일정하게 하기 위해, 쉘의 종횡비는 서로 같을 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 편광 선택 컬러 필터(100)가 높은 편광 선택성을 나타내는 것을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3a는 퀀텀 로드(QR1)(QR2)의 장축 방향과 동일한 방향의, P 편광을 가지며, 제 1 파장을 가지는 광(LP -λ1)이 편광 선택 컬러 필터(100)에 입사되는 것을 보인다.
색변환층(110)(120)에서의 색변환 효율은 퀀텀 로드(QR1)(QR2)에의 광흡수 효율과, 흡수된 광이 다른 파장의 광으로 발광하는 발광 효율의 곱으로 나타난다. 상술한 효율들은 퀀텀 로드의 재질, 형상 등에 조절될 수 있는 값이며, 이하에서는, P 편광의 광이 퀀텀 로드(QR1)(QR2)에의 광흡수 효율이 90%, 흡수된 P 편광의 광의 발광 효율을 90%이고, S 편광의 광이 퀀텀 로드(QR1)(QR2)에의 광흡수 효율이 10%, 흡수된 S 편광의 광의 발광 효율은 10%로 가정하여, 설명하기로 한다.
제 1 파장을 가지며 P 편광인 광(LP -λ1)이 제 1 색변환층(110)의 제 1 퀀텀 로드(QR1)에의 광흡수 효율이 90%이고, 흡수된 P 편광의 광의 발광효율이 90%이므로, 제 2 파장의 P 편광의 광(LP -λ2)으로 출사되는 광에너지는 입사시 광에너지의 81%이다. 즉, 제 1 파장을 가지며 P 편광인 광(LP -λ1)의 에너지, E(LP -λ1)가 100E0라고 하면, 제 1 색변환층(110)에서 출사되는, 제 2 파장의 P 편광의 광(LP -λ2)의 에너지, E(LP -λ2)는 81E0이다. 다음, 광(Lp -λ2)이 제 2 색변환층(120)에 입사되고, 제 3 파장의 P 편광의 광(LP -λ3)이 제 2 색변환층(120)으로부터 출사되는 광에너지, E(LP-λ3)는 입사된 광에너지 E(LP -λ3)의 81%이다. 즉, E(LP -λ3)는 65.61E0이다.
도 3b는 퀀텀 로드(QR1)(QR2)의 장축 방향과 수직인 방향의, S 편광을 가지며, 제 1 파장을 가지는 광(LS -λ1)이 편광 선택 컬러 필터(100)에 입사되는 것을 보인다.
제 1 파장을 가지며 S 편광인 광(LS -λ1)이 제 1 색변환층(110)의 제 1 퀀텀 로드(QR1)에의 광흡수 효율이 10%이고, 흡수된 S 편광의 광의 발광효율이 10%이므로, 제 2 파장의 S 편광의 광(LS -λ2)으로 출사되는 광에너지는 입사시 광에너지의 1%이다. 즉, 제 1 파장을 가지며 S 편광인 광(LS -λ1)의 에너지, E(LS -λ1)가 100E0라고 하면, 제 1 색변환층(110)에서 출사되는, 제 2 파장의 S 편광의 광(LS -λ2)의 에너지, E(LS -λ2)는 E0이다. 다음, 광(LS -λ2)이 제 2 색변환층(120)에 입사되고, 제 3 파장의 S 편광의 광(LS -λ3)으로 제 2 색변환층(120)으로부터 출사되는 광에너지, E(LS-λ3)는 입사된 광에너지 E(LS -λ3)의 1%이다. 즉, E(LS -λ3)는 0.01E0이다.
도 3a 및 도 3b에서 예시적으로 살펴본 바와 같이, 편광 선택 컬러 필터(100)의 편광 선택비를 E(LP -λ3):E(LS -λ3)라 하면, 이 값은 65.61E0:0.01E0로 6561:1이다.
이와 같이 높은 편광 선택비는 다른 종류의 퀀텀 로드를 복수층으로 구성하고 있는 점에서 기인한다. 예를 들어, 단층의 퀀텀 로드로 편광 선택 컬러 필터를 구현한다면, E(LP -λ2) : E(LS -λ2) 의 값으로 편광 선택비가 정해지게 된다. 이 값은 81:1이다.
복수층의 퀀텀 로드를 구비함으로써 출사광 에너지 값 자체는 다소 감소하지만, 편광 선택비가 높아질 수 있다. 이와 같은 성능을 가지는 편광 선택 컬러 필터(100)는 예를 들어, 표시 장치의 콘트라스트 비를 높이기 위해 활용될 수 있다.
도 4는 다른 실시예에 따른 편광 선택 컬러 필터(101)의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
편광 선택 컬러 필터(101)는 제 1 색변환층(110)과, 제 1 색변환층(110)의 상면에 형성된 제 2 색변환층(120)을 포함하며, 제 1 색변환층(110)의 하면에 형성된 밴드 패스 필터(F1), 제 2 색변환층(120)의 상면에 형성된 밴드 컷 필터(F2)를 더 구비하고 있다.
밴드 패스 필터(F1)는 제 1 색변환층(110)에 입사시키고자 하는 파장 대역, 예를 들어, 제 1 파장의 광을 투과시키는 필터이다. 밴드 컷 필터(F2)는 제 2 색변환층(120)에서 제 3 파장으로 파장 변환되지 않고 남아 있는 제 1 파장의 광을 차단시키는 필터이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 편광 선택 컬러 필터(102)의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
편광 선택 컬러 필터(102)는 제 1 색변환층(110)과 제 2 색변환층(130)을 포함한다. 제 1 색변환층(110)은 청색광을 흡수하고 시안(cyan) 컬러의 광을 방출하는 다수의 제 1 퀀텀 로드(QR1)을 포함한다. 제 2 색변환층(130)은 시안(cyan) 컬러의 광을 흡수하고 녹색광을 방출하는 다수의 제 3 퀀텀 로드(QR3)을 포함한다. 즉, 편광 선택 컬러 필터(102)는 청색광을 녹색광으로 변환시켜 출사한다.
도시되지는 않았지만, 제 1 색변환층(110)의 하면에는 청색광을 투과시키는 밴드 패스 필터가 더 구비될 수 있고, 제 2 색변환층(130)의 상면에는 청색광을 차단하는 밴드 컷 필터가 더 구비될 수 있다.
도 6은 다른 실시예에 따른 편광 선택 컬러 필터(103)의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
편광 선택 컬러 필터(103)는 제 1 색변환층(140)과 제 2 색변환층(150)을 포함한다. 제 1 색변환층(140)은 자외선(UV) 광을 흡수하고 청색광을 방출하는 다수의 제 4 퀀텀 로드(QR4)을 포함한다. 제 2 색변환층(150)은 청색광을 흡수하고 적색광을 방출하는 다수의 제 2 퀀텀 로드(QR2)을 포함한다. 즉, 편광 선택 컬러 필터(103)는 자외선 광을 적색광으로 변환시켜 출사한다.
도시되지는 않았지만, 제 1 색변환층(140)의 하면에는 자외선 광을 투과시키는 밴드 패스 필터가 더 구비될 수 있고, 제 2 색변환층(150)의 상면에는 자외선 광을 차단하는 밴드 컷 필터가 더 구비될 수 있다.
도 7은 다른 실시예에 따른 편광 선택 컬러 필터(104)의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
편광 선택 컬러 필터(104)는 제 1 색변환층(140)과 제 2 색변환층(160)을 포함한다. 제 1 색변환층(140)은 자외선(UV) 광을 흡수하고 청색광을 광을 방출하는 다수의 제 4 퀀텀 로드(QR4)을 포함한다. 제 2 색변환층(160)은 청색광을 흡수하고 녹색광을 방출하는 다수의 제 3 퀀텀 로드(QR3)을 포함한다. 즉, 편광 선택 컬러 필터(104)는 자외선 광을 녹색광으로 변환시켜 출사한다.
도시되지는 않았지만, 제 1 색변환층(140)의 하면에는 자외선 광을 투과시키는 밴드 패스 필터가 더 구비될 수 있고, 제 2 색변환층(160)의 상면에는 자외선 광을 차단하는 밴드 컷 필터가 더 구비될 수 있다.
상술한 편광 선택 컬러 필터(100)(101)(102)(103)(104)는 적절히 조합되고 반복적으로 배열되어, 표시 장치용 컬러 필터 어레이로 적용될 수 있다.
도 8a 내지 도 8f는 실시예에 따른 편광 선택 컬러 필터를 활용하여 표시 장치용 컬러 필터 어레이층을 제조하는 방법을 개략적으로 설명하는 도면들이다.
도 8a와 같이 기판(S1) 상에 블랙 매트릭스(BM)를 형성한다. 기판(S1)은 표시 장치용 투명 기판이 될 수 있다.
다음, 도 8b와 같이, 컬러 필터(CF1)(CF2)(CF3)를 형성한다. 예를 들어, 적색 컬러 필터(CF1), 녹색 컬러 필터(CF2), 청색 컬러 필터(CF3)일 수 있다. 컬러 필터(CF1)(CF2)(CF3)들은 염료형 컬러 필터일 수 있고, 컬러 필터(CF1)(CF2)(CF3) 중 일부나 전부가 생략될 수도 있다.
다음, 도 8c와 같이 퀀텀 로드(QR1)(QR2)(QR3)들이 구비된 색변환층(110)(120)(130)을 형성한다. 청색 컬러 필터(CF3) 상에는 투명물질층(180)을 형성한다.
다음, 도 8d와 같이, 화소 영역을 구획하는 격벽(162)을 형성하고, 도 8e와 같이 평탄화층(164)을 형성한다. 격벽(162)의 재질은 블랙 매트릭스(BM)와 같은 재질이거나, 또는 광을 반사시키는 메탈 재질일 수 있다.
다음, 도 8f와 같이, 밴드 패스 필터(F1)를 형성한다. 밴드 패스 필터(F1)는 색변환층(110), 투명 물질층(180)에 입사시키고자 하는 파장 대역의 광을 투과시키는 필터일 수 있고, 이 구성은 생략될 수도 있다.
밴드 패스 필터(F1) 상에는 공통 전극과 같은 구성이 더 형성될 수 있으며, 기판(S1) 하면에 편광판이 더 형성될 수 있다. 이와 같이 형성된 기판은 표시 장치의 상부 기판이 될 수 있다.
도 9는 실시예에 따른 표시 장치(1000)의 개락적인 구성을 보이는 단면도이다.
표시 장치(1000)는 하부 기판(1200), 상부 기판(1400) 및 하부 기판(1200)과 상부 기판(1400) 사이에 배치된 액정층(1300)을 포함한다. 상부 기판(1400)에는 도 1 내지 도 7에서 예시한 바와 같은 편광 선택 컬러 필터를 채용한 컬러 필터 어레이층(1450)이 구비되어 있다.
표시 장치(1000)는 또한, 액정층(1300)에 화상 형성용 광을 제공하기 위한 백라이트 장치(1100)를 더 포함할 수 있다. 백라이트 장치(1100)는 청색광(LB)을 발광하는 광원을 포함하여, 액정층(1300)에 청색광을 제공할 수 있다.
하부 기판(1200)은 제 1 기판(1220), 제 1 기판(1220)의 하면에 형성된 하부 편광판(1210), 제 1 기판(1220)의 상면에 형성된 화소 전극(1240)을 포함한다. 또한, 제 1 기판(1220)과 화소 전극(1240) 사이에는 개개의 화소에 대응하는 액정층(1300) 영역을 각각 제어하기 위한 다수의 트랜지스터를 구비하는 TFT 어레이층(1230)이 형성된다.
제 1 기판(1220)은 글래스 또는 투명 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.
제 1 기판(1220)의 하면에 배치된 하부 편광판(1210)은 특정 편광의 광만을 투과시키기 위한 것이다. 예를 들어, S 편광(⊙)의 광을 투과시키는 편광판일 수 있다.
TFT 어레이층(1230)은 다수의 트랜지스터(미도시), 다수의 트랜지스터 각각에 게이트 신호, 데이터 신호를 각각 인가하기 위한 게이트 배선, 데이터 배선을 포함할 수 있다.
화소 전극(1240)은 TFT 어레이층(1230)에 형성된 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되어 데이터 전압을 인가 받는다.
상부 기판(1400)은 제 2 기판(1420), 제 2 기판(1420)의 상면에 형성된 상부 편광판(1410), 제 2 기판(1420)의 하면에 형성된 컬러 필터 어레이층(1450) 및 공통 전극(1470)을 포함한다.
상부 편광판(1410)은 하부 편광판(1210)이 투과시키는 편광과 수직인, P 편광(↔)의 광을 투과시키는 편광판일 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것이고, 상부 편광판(1410)과 하부 편광판(1210)은 모두 동일한 편광의 광을 투과시키도록 구성될 수도 있다.
컬러 필터 어레이층(1450)은 액정층(1300)을 투과한 광이 입사되고 제 1 컬러, 제 2 컬러 및 제 3 컬러의 광을 각각 출사하는 제 1 컬러 영역(C1), 제 2 컬러 영역(C2) 및 제 3 컬러 영역(C3)을 포함한다. 제 1 컬러 영역(C1), 제 2 컬러 영역(C2), 제 3 컬러 영역(C3)은 격벽(160)으로 구획될 수 있다.
제 1 컬러 영역(C1), 제 2 컬러 영역(C2) 및 제 3 컬러 영역(C3) 중 적어도 어느 하나에는 도 1 내지 도 7에서 설명한 바와 같은 편광 선택 컬러 필터 중 어느 하나가 채용될 수 있다.
예를 들어, 도시된 바와 같이, 제 1 컬러 영역(C1)은 제 1 파장의 광을 흡수하고 제 1 파장보다 긴 제 2 파장의 광을 방출하는 다수의 제 1 퀀텀 로드(quantum rod)(QR1)를 포함하는 제 1 색변환층(110), 제 1 색변환층(110) 상에 배치되며, 제 2 파장의 광을 흡수하고, 제 2 파장보다 긴 제 3 파장의 광을 방출하는 다수의 제 2 퀀텀 로드(quantum rod)(QR2)를 포함하는 제 2 색변환층(120)을 포함할 수 있다.
또한, 제 2 컬러 영역(C2)은 제 1 파장의 광을 흡수하고 제 1 파장보다 긴 제 2 파장의 광을 방출하는 다수의 제 1 퀀텀 로드(quantum rod)(QR1)를 포함하는 제 1 색변환층(110), 제 1 색변환층(110) 상에 배치되며, 제 2 파장의 광을 흡수하고, 제 2 파장보다 긴 제 4 파장의 광을 방출하는 다수의 제 3 퀀텀 로드(quantum rod)(QR3)를 포함하는 제 2 색변환층(130)을 포함할 수 있다.
제 3 컬러 영역(C3)은 투명물질층(180)으로 이루어질 수 있고, 필요에 따라, 산란물질이 투명 물질층(180)내에 분산될 수도 있다.
여기서, 제 1 파장, 제 2 파장, 제 3 파장은 청색 파장 대역, 시안(cyan) 파장 대역, 적색 파장 대역일 수 있다. 즉, 제 1 컬러 영역(C1), 제 2 컬러 영역(C2)에 의해 청색광이 변환되어 각각 적색, 녹색이 구현된다. 또한, 제 3 컬러 영역(C3)은 입사한 청색광을 그대로 투과시키는 투명물질층(180)으로 이루어지므로, 제 3 컬러 영역(C3)에 의해 청색이 구현된다.
컬러 필터 어레이층(1230)의 하면에는 공통 전극(1470)이 형성된다.
액정층(1300)은 상부 기판(1400)과 하부 기판(1200) 사이에 형성되며, 공통 전극(1470)과 화소 전극(1240) 간에 인가되는 전압에 따라 액정층(1300)에 포함된 액정 분자의 배열이 조절된다. 즉, 공통 전극(1470)과 화소 전극(1240) 사이에 인가되는 전압에 따라 공통 전극(1470)과 화소 전극(1240) 사이의 액정층(1300) 영역이 제어되어 입사광의 편광을 변화시키는 모드(on), 입사광의 편광을 변화시키지 않는 모드(off)로 제어된다. 또한, 입사광의 편광을 변화시키는 정도가 조절되어 중간 계조 표현이 가능하다.
도 10a 및 도 10b는 도 9의 표시 장치(1000)가 높은 콘트라스트 비를 나타낼 수 있음을 설명하기 위한 개념도로서, 각각 화소 온/오프 시의 입사광의 에너지 변화를 광경로에 따라 보인다.
도 10a를 참조하면, 백라이트 장치(1100)에서 제공되는 무편광의 청색광(Lu-B)이 하부 편광판(1210)을 지나며 S 편광의 청색광(LS-B)으로 변환된다. S 편광의 청색광(LS-B)이 액정층(1300)에 입사된다. 도면에서는 제 2 컬러 영역(C2)에 대응하는 액정층(1300) 영역이 on 된 상태로서, 입사광의 편광이 P 편광으로 변환되는 모드를 보인다. 즉, S 편광의 청색광(LS-B)은 액정층(1300)을 지나며, P 편광의 청색광(LP-B)으로 변환된다. 제 2 컬러 영역(C2)으로 입사된 P 편광의 청색광(LP-B)은 제 1 색변환층(110), 제 2 색변환층(130)을 지나며, P 편광의 녹색광(LP-G)으로 변환되어 출사된다. 이 때, 출사되는 P 편광의 녹색광(LP-G)의 에너지는 하부 편광판(1210)을 투과한 S 편광의 청색광(LS-B)의 에너지를 100E0라고 할 때, 65.61E0이다. 이것은 P 편광의 광에 대한 제1 및 제2 퀀텀 로드(QR1)(QR2)의 흡수율, 발광율을 각각 90%로 가정하여 설명한 도 3a에서 살펴본 바와 같이, 제 2 컬러 영역(C2)의 제 1 색변환층(110)을 통과할 때의 색변환 효율이 81%, 다시 제 2 색변환층(120)을 통과할 때의 색변환 효율이 81%가 되기 때문이다.
65.61E0의 에너지의 P 편광의 녹색광(LP-G)은 P 편광을 투과시키는 상부 편광판(1410)을 투과하며, 녹색이 표시된다. 한편, 상부 편광판(1410)의 편광 효율이 100%는 아니기 때문에, P 편광의 녹색광(LP-G)이 모두 상부 편광판(1410)을 투과하지는 못할 수 있으며, 투과된 녹색광(LG)의 광에너지는 65.61E0보다는 작을 수 있다. 콘트라스트 비를 설명하는 편의상, 콘트라스트 비의 기준이 되는 화소 온 시의 광에너지는 상부 편광판(1410)을 투과하기 전의 값으로 정하기로 한다.
도 10b를 참조하면, 백라이트 장치(1100)에서 제공되는 무편광의 청색광(Lu-B)이 하부 편광판(1210)을 지나며 S 편광의 청색광(LS-B)으로 변환된다. S 편광의 청색광(LS-B)이 액정층(1300)에 입사된다. 도면에서는 제 2 컬러 영역(C2)에 대응하는 액정층(1300) 영역이 off 된 상태로서, 액정층(1300)을 투과한 후에도, 입사광의 편광이 S 편광으로 그대로 유지된다. 즉, S 편광의 청색광(LS-B)은 액정층(1300)을 지난 후에도 S 편광 방향을 유지한다. 다음, 제 2 컬러 영역(C2)으로 입사된 S 편광의 청색광(LS-B)은 제 1 색변환층(110), 제 2 색변환층(130)을 지나며, S 편광의 녹색광(LP-G)으로 변환되어 출사되는데, 이 때, 이 때, 출사되는 S 편광의 녹색광(LS-G)의 에너지는 하부 편광판(1210)을 투과한 S 편광의 청색광(LS-B)의 에너지를 100E0라고 할 때, 0.01E0이다. 이것은 S 편광의 광에 대한 제 1 및 제 3 퀀텀 로드(QR1)(QR3)의 흡수율, 발광율을 각각 10%로 가정하여 설명한 도 3b에서 살펴본 바와 같이, 제 2 컬러 영역(C2)의 제 1 색변환층(110)을 통과할 때의 색변환 효율이 1%, 다시 제 2 색변환층(130)을 통과할 때의 색변환 효율이 1%이기 때문이다.
0.01E0의 에너지의 S 편광의 녹색광(LP-G)은 P 편광을 투과시키는 상부 편광판(1410)을 투과하지 못한다. 다만, 상부 편광판(1410)의 편광 효율이 100%는 아니기 때문에, S 편광의 녹색광(LP-G)의 일부는 상부 편광판(1410)을 투과할 수 있고, 즉, 투과된 녹색광(LG)의 광에너지는 0보다 크며 0.01E0보다 작은 값일 수 있다. 콘트라스트 비를 설명하는 편의상, 콘트라스트 비의 기준이 되는 화소 오프 시의 광에너지는 상부 편광판(1410)을 투과하기 전의 값으로 정하기로 한다. 이와 같은 기준에 따라, 도 10a 및 도 10b, 즉, 제 2 컬러 영역(C2)이 화소 온인 경우와 화소 오프인 경우의 광에너지를 비교하여 콘트라스트 비를 살펴보면, 6561:1이다.
이와 같은 콘트라스트 비는 예를 들어, 컬러 영역(C2)을 단층의 퀀텀 로드 층으로 구성한 경우에 비해, 매우 큰 값을 나타낸다. 단층의 퀀텀 로드로 컬러 영역(C2)을 구성하는 경우 콘트라스트 비는 도 3a, 도 3b에서 설명한 것과 같은 편광 선택비 81:1로 낮은 값을 나타낼 것이다.
상기한 콘트라스트 비는 채용된 제 1 및 제 3 퀀텀 로드(QR1)(QR3)의 흡수율, 발광율을 모두 90%로 가정한 결과이고, 제 1 및 제 3 퀀텀 로드(QR1)(QR3)의 흡수율, 발광율이 더 높아지도록 재질, 종횡비를 정함으로써 콘트라스트 비를 더욱 높일 수 있다.
이와 같이, 컬러 필터 어레이층(1450)에 퀀텀 로드를 채용하여 컬러를 구현함에 따라, 색재현성이 높아지고, 흡수형 컬러 필터를 사용하는 경우에 비해 광효율이 높아진다. 또한, 이와 함께, 다른 종류의 퀀텀 로드를 두 층으로 배치하여, 예를 들어, 제 1 및 제 2 퀀텀 로드(QR1)(QR2)를 2층으로 배치, 제 1 및 제 3 퀀텀 로드(QR1)(QR3)를 2층으로 배치하여 콘트라스트 비를 높이고 있다.
이하, 다양한 실시예들에 따른 표시 장치를 살펴보기로 한다.
도 11은 다른 실시예에 따른 표시 장치(1001)의 개락적인 구성을 보이는 단면도이다.
표시 장치(1001)는 도 9의 표시 장치(1000)와 비교할 때, 제 1 컬러 영역(C1)의 제 2 색변환층(120) 및 제 2 컬러 영역(C2)의 제 2 색변환층(130) 상에 밴드 컷 필터(1430)가 더 구비된 점에서 차이가 있다.
밴드 컷 필터(1430)는 제 1 컬러 영역(C1), 제 2 컬러 영역(C2)에 입사된 청색광 중, 제 1 컬러 영역(C1), 제 2 컬러 영역(C2)에서 각각 적색, 녹색으로 변환되지 않은 청색광이 출사되지 않도록 차단하는 필터이다.
도 12는 다른 실시예에 따른 표시 장치(1002)의 개락적인 구성을 보이는 단면도이다.
표시 장치(1002)는 도 9의 표시 장치(1000)와 비교할 때, 제 1 컬러 영역(C1), 제 2 컬러 영역(C2), 제 3 컬러 영역(C3)에 각각 적색 컬러 필터(1441), 녹색 컬러 필터(1442), 청색 컬러 필터(1443)이 더 형성된 점에서 차이가 있다. 적색 컬러 필터(1441), 녹색 컬러 필터(1442)는 각각 적색광, 녹색광을 투과시키는 필터이므로, 제 1 컬러 영역(C1), 제 2 컬러 영역(C2)에 입사된 청색광 중 제 1 컬러 영역(C1), 제 2 컬러 영역(C2)에서 각각 적색광, 녹색광으로 변환되지 않은 광이 투과되는 것을 막는 역할을 할 수 있다. 컬러 필터(1441)(1442)(1443)들은 각각 염료형 컬러 필터일 수 있고, 청색 컬러 필터(1443)은 생략될 수도 있다.
도 13은 다른 실시예에 따른 표시 장치(1003)의 개락적인 구성을 보이는 단면도이다.
표시 장치(1003)은 도 12의 표시 장치(1002)와 비교할 때, 밴드 패스 필터(1460)가 컬러 필터 어레이층(1450) 하부에 더 형성된 점에서 차이가 있다. 밴드 패스 필터(1460)는 컬러 필터 어레이층(1450)에 입사시키고자 하는 파장 대역의 광을 투과시키는 필터이므로, 배치 위치는 도시된 위치 뿐 아니라, 컬러 필터 어레이층(1450)과 백라이트 장치(1100) 사이의 다른 위치로 변경될 수도 있다.
밴드 팬스 필터(1460)는 도 9의 표시 장치(1000)나 도 11의 표시 장치(1002)에 채용될 수도 있다.
도 14는 다른 실시예에 따른 표시 장치(1004)의 개락적인 구성을 보이는 단면도이다.
표시 장치(1005)는 자외선 광(LUV)을 제공하는 백라이트 장치(1110)을 포함하며, 컬러 필터 어레이층(1455)의 구체적인 구성에서 도 9의 표시 장치(1000)와 차이가 있다.
컬러 필터 어레이층(1455)은 제 1 컬러 영역(C1), 제 2 컬러 영역(C2), 제 3 컬러 영역(C3)을 포함한다.
제 1 컬러 영역(C1)은 자외선 광을 흡수하고 청색광을 방출하는 다수의 제 4 퀀텀 로드(quantum rod)(QR4)를 포함하는 제 1 색변환층(140), 제 1 색변환층(140) 상에 배치되며, 청색광을 흡수하고, 적색광을 방출하는 다수의 제 2 퀀텀 로드(quantum rod)(QR2)를 포함하는 제 2 색변환층(150)을 포함한다.
제 2 컬러 영역(C2)은 자외선 광을 흡수하고 청색광을 방출하는 다수의 제 4 퀀텀 로드(quantum rod)(QR4)를 포함하는 제 1 색변환층(140), 제 1 색변환층(140) 상에 배치되며, 청색광을 흡수하고, 녹색광을 방출하는 다수의 제 3 퀀텀 로드(quantum rod)(QR3)를 포함하는 제 2 색변환층(160)을 포함한다.
제 3 컬러 영역(C3)은 자외선 광을 흡수하고 청색광을 방출하는 다수의 제 4 퀀텀 로드(quantum rod)(QR4)를 포함하는 제 1 색변환층(140)을 포함한다. 제 1 색변환층(140) 상에는 투명물질층(170)을 더 형성될 수 있다.
실시예에 따른 표시 장치(1004)는 전술한 실시예들(1000)(1001)(1002)(1003)에서 제 3 컬러 영역(C3)이 투명물질층(180)만으로 구성되어, 제 1 및 제 2 컬러 영역(C1)(C2)에서 구현되는 적색, 녹색에 비해, 청색의 방사각이 작게 나타남을 보완할 수 있다. 즉, 제 3 컬러 영역(C3)에도 단층의 퀀텀 로드로 이루어진 색변환층(140)을 도입하고 있어, 제 1 내지 제 3 컬러 영역(C1)(C2)(C3)에서 구현되는 적색, 녹색, 청색의 방사각이 유사해질 수 있다.
도 15는 다른 실시예에 따른 표시 장치(1005)의 개락적인 구성을 보이는 단면도이다.
표시 장치(1005)는 도 14의 표시 장치(1004)와 비교할 때, 제 1 컬러 영역(C1)의 제 2 색변환층(150) 및 제 2 컬러 영역(C2)의 제 2 색변환층(160) 상에 밴드 컷 필터(1430)가 더 구비된 점에서 차이가 있다.
밴드 컷 필터(1430)는 제 1 컬러 영역(C1), 제 2 컬러 영역(C2)에 입사된 자외선 광 중, 제 1 컬러 영역(C1), 제 2 컬러 영역(C2)에서 각각 적색, 녹색으로 변환되지 않은 자외선 광이 출사되지 않도록 차단하는 필터이다.
도 16은 다른 실시예에 따른 표시 장치(1006)의 개락적인 구성을 보이는 단면도이다.
표시 장치(1006)는 도 14의 표시 장치(1004)와 비교할 때, 제 1 컬러 영역(C1), 제 2 컬러 영역(C2), 제 3 컬러 영역(C3)에 각각 적색 컬러 필터(1441), 녹색 컬러 필터(1442), 청색 컬러 필터(1443)이 더 형성된 점에서 차이가 있다. 적색 컬러 필터(1441), 녹색 컬러 필터(1442), 청색 컬러 필터(1443)는 각각 적색광, 녹색광을 투과시키는 필터이므로, 제 1 컬러 영역(C1), 제 2 컬러 영역(C2)에 입사된 자외선 광 중 제 1 컬러 영역(C1), 제 2 컬러 영역(C2), 제 3 컬러 영역(C3)에서 각각 적색광, 녹색광, 청색광으로 변환되지 않은 광이 투과되는 것을 막는 역할을 할 수 있다. 컬러 필터(1441)(1442)(1443)들은 각각 염료형 컬러 필터일 수 있다.
도 17은 다른 실시예에 따른 표시 장치(1007)의 개락적인 구성을 보이는 단면도이다.
표시 장치(1007)은 도 16의 표시 장치(1006)와 비교할 때, 밴드 패스 필터(1460)가 컬러 필터 어레이층(1455) 하부에 더 형성된 점에서 차이가 있다. 밴드 패스 필터(1460)는 컬러 필터 어레이층(1455)에 입사시키고자 하는 파장 대역의 광을 투과시키는 필터이므로, 배치 위치는 도시된 위치 뿐 아니라, 컬러 필터 어레이층(1455)과 백라이트 장치(1110) 사이의 다른 위치로 변경될 수도 있다.
밴드 팬스 필터(1460)는 도 14의 표시 장치(1004)나 도 15의 표시 장치(1005)에 채용될 수도 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100, 101, 102, 103: 편광 선택 컬러 필터
110, 140, 150: 제 1 색변환층 120, 150, 160: 제 2 색변환층
160: 격벽 170, 180: 투명물질층
1000, 1001, 1002, 1003, 1004, 1005, 1006, 1007: 표시 장치
1200: 하부 기판 1210: 하부 편광판
1220: 제 1 기판 1230: TFT 어레이층
1240: 화소 전극 1300: 액정층
1400: 상부 기판 1410: 상부 편광판
1420: 제 2 기판 1430: 밴드 컷 필터
1441, 1442, 1443: 적색, 녹색, 청색 컬러 필터
1450, 1455: 컬러 필터 어레이층 1450: 밴드 패스 필터
1470: 공통 전극
C1, C2, C3: 제 1, 제 2, 제 3 컬러 영역
QR1, QR2, QR3, QR4: 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 퀀텀 로드

Claims (20)

  1. 제 1 파장의 광을 흡수하고 상기 제 1 파장보다 긴 제 2 파장의 광을 방출하는 다수의 제 1 퀀텀 로드(quantum rod)를 포함하는 제 1 색변환층; 및
    상기 제 1 색변환층 상에 배치되며, 상기 제 2 파장의 광을 흡수하고, 상기 제 2 파장보다 긴 제 3 파장의 광을 방출하는 다수의 제 2 퀀텀 로드(quantum rod)를 포함하는 제 2 색변환층;을 포함하고,
    상기 제 1 퀀텀 로드 및 상기 제 2 퀀텀 로드는, 제 1 편광의 빛에 대한 색변환 효율이 제 1 편광에 수직인 제 2 편광의 빛에 대한 색변환 효율 보다 높도록 배열되는 편광 선택 컬러 필터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 색변환층 하부에 배치되어, 상기 제 1 파장의 광을 투과시키는 밴드 팬스 필터가 더 구비된, 편광 선택 컬러 필터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 색변환층 상에 배치되어, 상기 제 1 파장의 광을 차단하는 밴드 컷 필터가 더 구비된, 편광 선택 컬러 필터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 색변환층은 청색광을 흡수하고 시안(cyan) 컬러의 광을 방출하며,
    상기 제 2 색변환층은 상기 시안(cyan) 컬러의 광을 흡수하고 적색광을 방출하는, 편광 선택 컬러 필터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 색변환층은 청색광을 흡수하고 시안(cyan) 컬러의 광을 방출하며,
    상기 제 2 색변환층은 상기 시안(cyan) 컬러의 광을 흡수하고 녹색광을 방출하는, 편광 선택 컬러 필터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 색변환층은 자외선(UV) 광을 흡수하고 청색광을 방출하며,
    상기 제 2 색변환층은 상기 청색광을 흡수하고 적색광을 방출하는, 편광 선택 컬러 필터.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 색변환층은 자외선(UV) 광을 흡수하고 청색광을 방출하며,
    상기 제 2 색변환층은 상기 청색광을 흡수하고 녹색광을 방출하는, 편광 선택 컬러 필터.
  8. 제 1 기판, 상기 제 1 기판의 하부에 형성된 제 1 편광판, 상기 제 1 기판의 상부에 형성된 화소 전극을 포함하는 하부 기판;
    제 2 기판, 상기 제 2 기판의 상부에 형성된 제 2 편광판, 상기 제 2 기판의 하부에 형성된 컬러 필터 어레이층 및 공통 전극을 포함하는 상부 기판; 및
    상기 하부 기판과 상기 상부 기판 사이에 배치된 액정층;을 포함하며,
    상기 컬러 필터 어레이층은 상기 액정층을 투과한 광이 입사되고 제 1 컬러, 제 2 컬러 및 제 3 컬러의 광을 각각 출사하는 제 1 컬러 영역, 제 2 컬러 영역 및 제 3 컬러 영역을 포함하며,
    상기 제 1 컬러 영역은
    제 1 파장의 광을 흡수하고 상기 제 1 파장보다 긴 제 2 파장의 광을 방출하는 다수의 제 1 퀀텀 로드(quantum rod)를 포함하는 제 1 색변환층;
    상기 제 1 색변환층 상에 배치되며, 상기 제 2 파장의 광을 흡수하고, 상기 제 2 파장보다 긴 제 3 파장의 광을 방출하는 다수의 제 2 퀀텀 로드(quantum rod)를 포함하는 제 2 색변환층;을 포함하고,
    상기 제 1 퀀텀 로드 및 상기 제 2 퀀텀 로드는, 제 1 편광의 빛에 대한 색변환 효율이 제 1 편광에 수직인 제 2 편광의 빛에 대한 색변환 효율 보다 높도록 배열되는, 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 컬러 영역은
    제 1 파장의 광을 흡수하고 상기 제 1 파장보다 긴 제 2 파장의 광을 방출하는 다수의 제 1 퀀텀 로드(quantum rod)를 포함하는 제 3 색변환층과,
    상기 제 3 색변환층 상에 배치되며, 제 2 파장의 광을 흡수하고, 상기 제 2 파장보다 긴 제 4 파장의 광을 방출하는 다수의 제 3 퀀텀 로드(quantum rod)를 포함하는 제 4 색변환층을 포함하는, 표시 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 색변환층의 하부 및 상기 제 3 색변환층의 하부에는 상기 제 1 파장의 광을 투과시키는 밴드 패스 필터가 더 구비된, 표시 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 색변환층의 상부 및 상기 제 4 색변환층의 상부에는 상기 제 1 파장의 광을 차단하는 밴드 컷 필터가 더 구비된, 표시 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 컬러 필터 어레이층과 상기 제 2 기판 사이에는,
    상기 제 1, 제 2 및 제 3 컬러 영역에 각각 마주하는 위치에, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 컬러의 광을 투과시키는, 염료형의 제 1, 제 2 및 제 3 컬러 필터가 더 구비된, 표시 장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 액정층에 청색광을 제공하는 백라이트 장치를 더 포함하는, 표시 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 컬러 영역은 적색광을 방출하고, 상기 제 2 컬러 영역은 녹색광을 방출하도록, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 퀀텀 로드가 구성된, 표시 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 퀀텀 로드는 상기 청색광을 시안(cyan) 컬러의 광으로 변환하고,
    상기 제 2 퀀텀 로드는 상기 시안(cyan) 컬러의 광을 상기 적색광으로 변환하며,
    상기 제 3 퀀텀 로드는 상기 시안(cyan) 컬러의 광을 상기 녹색광으로 변환하는, 표시 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 3 컬러 영역은 투명물질층으로 이루어진, 표시 장치.
  17. 제 9 항에 있어서,
    상기 액정층에 자외선 광을 제공하는 백라이트 장치를 더 포함하는, 표시 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 컬러 영역은 적색광을 방출하고, 상기 제 2 컬러 영역은 녹색광을 방출하도록, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 퀀텀 로드가 구성된, 표시 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 퀀텀 로드는 상기 자외선 광을 청색광으로 변환하고,
    상기 제 2 퀀텀 로드는 상기 청색광을 상기 적색광으로 변환하며,
    상기 제 3 퀀텀 로드는 상기 청색광을 상기 녹색광으로 변환하는, 표시 장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 3 컬러 영역은 상기 자외선 광을 청색광으로 변환하는 다수의 퀀텀 로드를 포함하는 제 5 색변환층을 포함하는, 표시 장치.
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